[發(fā)明專利]用于制止和/或預(yù)防鋰離子電芯和鋰離子聚合物電芯燃燒的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080034772.7
• 申請(qǐng)日: 2010-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN102470261A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·韋爾勒;W·登寧格;D·施密特;R·科恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司;SB鋰摩托有限公司;SB鋰摩托德國(guó)有限公司
• 主分類號(hào): A62D1/00
• 分類號(hào): A62D1/00;C09K21/14
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 蘇娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制止和/或預(yù)防鋰離子電芯和鋰離子聚合物電芯燃燒的方法。

背景技術(shù)

鋰離子電芯在各種應(yīng)用領(lǐng)域中起的作用越來(lái)越大。已知且大范圍使用的是用于例如為移動(dòng)電話、筆記本電腦、電動(dòng)工具、可攜帶式MP3播放器等的電子設(shè)備的鋰離子電池。應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的鋰離子電池將在不久的將來(lái)同樣會(huì)發(fā)揮重要的作用。鋰離子聚合物電芯的意思是封裝在鋁復(fù)合薄膜中的鋰離子電芯。下面將只使用術(shù)語(yǔ)“鋰離子”。

在電池特別是鋰離子電池失效時(shí)，可能會(huì)從電池內(nèi)部逸出化學(xué)物質(zhì)和顆粒。這種釋放出的物質(zhì)以顆粒、灰塵、薄膜、氣溶膠、液體、微滴霧和/或氣體的形式存在并且在逸出位置大多數(shù)情況下非常熱。這種物質(zhì)中有一部分很容易起反應(yīng)并且是對(duì)健康有害的。釋放出的物質(zhì)可以在周圍的表面上冷凝并且由此污染周圍的區(qū)域。釋放出的物質(zhì)還可能會(huì)危害人體健康。釋放出的物質(zhì)還可能會(huì)起火并且發(fā)生燃燒和/或爆炸事件。

幾乎在所有的鋰離子電池中，將六氟磷酸鋰(LiPF₆)用作導(dǎo)電鹽，其在電池?fù)p壞時(shí)(例如在發(fā)生熱失控時(shí))可以分解成很容易起反應(yīng)且有毒的化合物。在文獻(xiàn)(例如參見Hui?Yang，Guorong?V.Zhuang，Philip?N.Ross?Jr.，“Thermal?Stability?of?LiPF₆?Salt?and?Li-ion?Battery?Electrolytes?Containing?LiPF₆”，Lawrence?Berkeley?National?Laboratory(University?of?California，University?of?California)，2006Paper?LBNL-58758)中，自大約110℃的溫度起產(chǎn)生的分解產(chǎn)物已經(jīng)有很容易起反應(yīng)的化合物：PF₃(三氟化磷)、PF₅(五氟化磷)、HF(氟化氫，也稱為氫氟酸)以及POF₃(氟氧化磷)。此外，還可能產(chǎn)生其他有毒且有腐蝕性的磷/氧/氟化合物。除此之外，還要稍微考慮有機(jī)氟化合物。

在沒有水的情況下LiPF₆的熱分解自大約110℃起按照下列反應(yīng)進(jìn)行：

LiPF₆→LiF(s)+PF₅(g)，其中s表示固態(tài)，g表示氣態(tài)。當(dāng)有水時(shí)，六氟磷酸鋰以如下方式水解：

LiPF₆+2H₂O→LiOH(s)+POF₃(g)+3HF(g)

此外，原則上還要注意下列水解反應(yīng)：

PF₅+H₂O→POF₃+2HF

POF₃+3H₂O→H₃PFO₄+3HF這意味著，中間產(chǎn)生的三氟氧磷通過與水(例如以濕氣的形式)的反應(yīng)最終也水解成很容易起反應(yīng)的氟化氫(HF)。

通常，在使用和測(cè)試電池特別是鋰離子電池時(shí)，在技術(shù)上不允許電池失效。如果仍然發(fā)生這種電池失效和燃燒或者“熱失控”，那么需要制止燃燒和避免污染周圍環(huán)境的措施。術(shù)語(yǔ)“熱失控”的意思是鋰離子電芯的熱擊穿，其中由于電池中過多且本身增強(qiáng)的放熱和/或不充分的散熱可能會(huì)出現(xiàn)電芯開裂，其中還可能會(huì)產(chǎn)生煙、著火或者爆炸。關(guān)于鋰離子電芯的“熱失控”的主題，參照下列文獻(xiàn)：Kern，R.；Bindel?R.；Uhlenbrock?R.；Sicherheitskonzept?für?die?Prüfung?von?Lithium-Ionen-Batteriesystem；ATZelektronik，in?Druck。

目前，沒有已知的用于對(duì)鋰離子電池滅火或者說制止鋰離子電池燃燒的構(gòu)思，該構(gòu)思既能實(shí)現(xiàn)良好的滅火效果同時(shí)又能防止或至少是限制來(lái)自損壞電芯或電池的很容易起反應(yīng)的化合物對(duì)周圍環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提出一種用于制止和/或預(yù)防一個(gè)或多個(gè)電池電芯優(yōu)選是鋰離子電芯燃燒的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，使用鈣(Ca)鹽的含水溶液和凝膠滅火劑。